(57)【要約】【課題】小型かつ軽量でありながら、ステータにおける磁路抵抗を減少させて磁束効率を向上させることができ、よって出力トルクを向上させるようにしたトルクモータを提供する。【解決手段】外周に永久磁石１２ａが形成されるロータ１２と、ロータの回りに配置されると共に、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂからなるステータと、励磁されるとき、ステータに回転磁界を生じるコイル２０とから少なくともなるトルクモータ１０１であって、第１、第２のステータ半部がそれぞれ、平面視円弧状の本体部１４ａ１，１４ｂ１と、相互に組み合わされるとき、本体部から対向する他方の本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けてロータの軸線と平行な方向に突出する突出部１４ａ２，１４ｂ２とからなると共に、突出部は他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される。【選択図】図１７
2006101640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に永久磁石が形成されるロータと、前記ロータの回りに配置されると共に、複数個のステータ片からなるステータと、励磁されるとき、前記ステータに回転磁界を生じるコイルとから少なくともなるトルクモータであって、前記複数個のステータ片がそれぞれ、平面視円弧状の本体部と、相互に組み合わされるとき、前記本体部から対向する他方の本体部に向けて前記ロータの軸線と平行な方向に突出する突出部とからなると共に、前記突出部は前記他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成されることを特徴とするトルクモータ。
【請求項２】
前記本体部は、前記突出部の反対側に、段差部を備えることを特徴とする請求項１記載のトルクモータ。
【請求項３】
前記突出部は、前記ロータの軸線と平行な方向に延びる直線部位と、前記直線部位から折曲して前記他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される傾斜部位とを備えることを特徴とする請求項１または２記載のトルクモータ。
【請求項４】
さらに、前記ロータと前記ステータと前記コイルとを収容するカバーを備えると共に、前記カバーは磁性体材料から製作される部分を少なくとも含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルクモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はトルクモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクモータとして種々のものが提案されており、その一例として特許文献１記載の技術が知られている。その提案技術に係るトルクモータは内燃機関のスロットル装置用のトルクモータであり、平面視略Ｄ字状のステータコアと、外周に永久磁石が形成されると共に、ステータコアの湾曲部分に挿入されるロータと、湾曲部分と反対側の直線部分の鉄心に巻回されるコイル部とを備え、そのコイル部の鉄心の断面を円の一部を切り落とした形状にすることで、巻回すべき導線の長さを短縮するように構成している。
【特許文献１】特開２０００−１３９０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、特許文献１記載のトルクモータにあっては、平面視略Ｄ字状のステータコアの湾曲部にロータを配置すると共に、それと反対側の直線部分の鉄心に巻回されるコイル部で起磁力を発生させていることから、起磁力発生元であるコイル部からロータまでの距離（磁路）が長くなり、換言すれば、その分だけステータが大型となり、重量も増加する不都合があった。
【０００４】
また、トルクモータの出力トルクは、コイル部からステータを介してロータへ作用する磁束の大きさやロータに対する作用角度など（磁束効率）に影響されるため、ステータにおける磁路抵抗をできるだけ減少させて磁束の流れをスムーズにするなどして磁束がロータへ効率よく作用するほうが望ましい。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、小型かつ軽量でありながら、ステータにおける磁路抵抗を減少させて磁束効率を向上させることができ、よって出力トルクを向上させるようにしたトルクモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、外周に永久磁石が形成されるロータと、前記ロータの回りに配置されると共に、複数個のステータ片からなるステータと、励磁されるとき、前記ステータに回転磁界を生じるコイルとから少なくともなるトルクモータであって、前記複数個のステータ片がそれぞれ、平面視円弧状の本体部と、相互に組み合わされるとき、前記本体部から対向する他方の本体部に向けて前記ロータの軸線と平行な方向に突出する突出部とからなると共に、前記突出部は前記他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される如く構成した。
【０００７】
請求項２に係るトルクモータにあっては、前記本体部は、前記突出部の反対側に、段差部を備える如く構成した。
【０００８】
請求項３に係るトルクモータにあっては、前記突出部は、前記ロータの軸線と平行な方向に延びる直線部位と、前記直線部位から折曲して前記他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される傾斜部位とを備える如く構成した。
【０００９】
請求項４に係るトルクモータにあっては、さらに、前記ロータと前記ステータと前記コイルとを収容するカバーを備えると共に、前記カバーは磁性体材料から製作される部分を少なくとも含む如く構成した。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係るトルクモータにあっては、複数個のステータ片がそれぞれ、平面視円弧状の本体部と、相互に組み合わされるとき、本体部から対向する他方の本体部に向けてロータの軸線と平行な方向に突出する突出部とからなると共に、突出部は他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される如く構成したので、複数個のステータ片における磁路抵抗を減少させることができると共に、ステータ片を介してロータへ流れる磁束がロータの永久磁石に対して略直角に作用するため、磁束効率を向上させることができ、よって小型かつ軽量なトルクモータでありながら、その出力トルクを増加させることができる。
【００１１】
請求項２に係るトルクモータにあっては、ステータ片の本体部は、突出部の反対側に、段差部を備える如く構成したので、上記した効果に加え、ステータ片の本体部における磁束が集中して流れる部分を無くすことができるため、ステータ片の磁路抵抗を一層減少させることができる。これにより、磁束がステータ片においてスムーズに流れて磁束効率を向上させることができ、トルクモータの出力トルクを一層増加させることができる。
【００１２】
具体的には前記段差部を備えない構成の場合、本体部の底面（反対面）において磁束の流れが集中する部分ができてしまい、コイルが無通電状態時のロータ（永久磁石）の自己磁束によるコギングが発生しやすくなるおそれがある。磁路抵抗は底面の中心に近づくにつれて増加するので、段差部を備えることで本体部の底面付近の体積を増加させる、即ち、磁路抵抗を減少させ、磁束の流れが集中する部分を無くすと共に、磁束の流れを均一に保つ効果によりコギングを抑制することができる。これにより、磁束がステータ片においてスムーズに流れて磁束効率を向上させることができ、トルクモータの出力トルクを一層増加させることができる。
【００１３】
請求項３に係るトルクモータにあっては、突出部の外周部が、ロータの軸線と平行な方向に延びる直線部位と、直線部位から折曲して他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される傾斜部位とを備えるように構成したので、上記した効果に加え、ステータ片における磁路抵抗をより減少させることができると共に、ステータ片を介してロータへ流れる磁束がロータの永久磁石に対してより一層略直角に作用させやすくしているため、磁束効率をより向上させることができ、よって小型かつ軽量なトルクモータでありながら、その出力トルクを一層増加させることができる。
【００１４】
請求項４に係るトルクモータにあっては、さらに、ロータとステータとコイルとを収容するカバーを備えると共に、カバーは磁性体材料から製作される部分を少なくとも含む如く構成したので、上記した効果に加え、磁束がカバーを通過することができ、よって複数個のステータ片などを流れる磁束を妨げることなく、繋げることができ、よって磁束効率を向上し、トルクモータの出力トルクをより一層増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に即してこの発明に係るトルクモータの最良の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１はこの発明の第１実施例に係るトルクモータを示す斜視図、図２は図１に示すトルクモータの分解縮小斜視図、図３は図１に示すトルクモータの断面図である。
【００１７】
図１から図３において、符号１０はトルクモータを示し、トルクモータ１０は、ロータ１２と、ステータ（より具体的にはステータコア）１４と、ボビン（コイルボビン）１６に巻回されるコイル２０とを備える。尚、図１などでコイル２０の導線の太さは誇張して示す。
【００１８】
ロータ１２は円筒状を呈し、その外周にはＮ極、Ｓ極の２極からなる永久磁石１２ａが配置（形成）される。ロータ１２において、永久磁石１２ａの内側には積層鋼板からなるロータコア１２ｂが配置されると共に、その内側（センタ）には回転軸１２ｃが配置される。永久磁石１２ａは例えば、ネオジウム系やサマリウム・コバルト系などの希土類磁石あるいはフェライト系の磁石からなる。
【００１９】
ステータ１４は複数個のステータ片に分割、より具体的には、図示の如く、２個のステータ片、即ち、第１のステータ半部（ステータ片）１４ａと第２のステータ半部（ステータ片）１４ｂとに分割されてなる。第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂはそれぞれ、平面視リング状の本体部１４ａ１，１４ｂ１と、それから突出させられる突出部１４ａ２，１４ｂ２とからなる。
【００２０】
突出部１４ａ２，１４ｂ２は、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂが組み合わされるとき（組み付けられるとき）、本体部１４ａ１，１４ｂ１から他方のステータ半部の本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けて本体部１４ａ１，１４ｂ１からロータ１２の軸線（長手方向）と平行な方向に対向して突出するように構成される。
【００２１】
具体的には、突出部１４ａ２，１４ｂ２は断面視直管形状を呈する。即ち、突出部１４ａ２，１４ｂ２の内周部１４ａ３，１４ｂ３は、ロータ１２に対応して略半円形に形成されると共に、図２の上下方向にあってはロータ１２の軸線と平行となるように形成される。
【００２２】
一方、外周部１４ａ４，１４ｂ４にあっては、内周部１４ａ３，１４ｂ３と同様に略半円形に形成されると共に、図２の上下方向においてロータ１２の軸線と平行となるように形成される（以下、突出部１４ａ２，１４ｂ２の外周部１４ａ４，１４ｂ４であって、ロータ１２の軸線と平行となる部位を「直線部位」という）。
【００２３】
図３に示す如く、リング状の第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂが組み合わされるとき、その突出部１４ａ２，１４ｂ２は、外側に第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの中心と同心となる円柱１４ｃを形成すると共に、その内側に同様に第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの中心と同心となる孔１４ｄを形成する。孔１４ｄは、ロータ１２に対応して円形に形成されると共に、ロータ１２の直径より大きい内径を有する。
【００２４】
第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂはそれぞれ磁路を形成することから、軟鉄でも良いが、透磁率を上げるため、圧粉磁心、即ち、透磁率の高いフェライト系の粉末粒子を絶縁性バインダと共に加熱・圧縮して成型するのが望ましい。
【００２５】
ボビン１６は樹脂などの絶縁材から製作されると共に、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの形状に合わせて図示のように円形な形状に形成され、その中央に円形の孔１６ａが穿設される。ボビン１６には、導線からなるコイル２０が巻回される（より正確には導線が巻回されてコイル２０が形成される）。尚、図示は省略するが、ボビン１６はコイル２０が巻回された上から樹脂がポッティングされて固定される。
【００２６】
ボビン１６は、孔１６ａを２個の突出部１４ａ２，１４ｂ２で形成される円柱１４ｃに挿入することで、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの間に収容される。外周に永久磁石１２ａが形成されたロータ１２は、２個のステータ半部１４ａ，１４ｂとボビン１６を貫通するように、２個の突出部１４ａ２，１４ｂ２で形成される孔１４ｄに回転自在に配置（収容）される。
【００２７】
ボビン１６が円形形状に形成されると共に、同様の形状（リング状）の第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの中心と同心の円柱１４ｃに挿入されることから、組み合わされた第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの内部に収容されたとき、コイル２０はロータ１２と同心となる。その状態において、カバー２２で被覆されてトルクモータ１０が完成する。尚、カバー２２は鉄などの磁性体材料、あるいはアルミニウム、樹脂材などの非磁性体材料から製作されると共に、カバー２２の適宜位置にはコネクタ２４が設けられる。
【００２８】
このように、この実施例に係るトルクモータ１０は、２極２ステータのモータとして構成される。尚、この明細書で「トルクモータ」とは、据え付けられた位置で限られた動作範囲で主としてトルクを発生することを目的とする電動機を意味し、具体的には三相かご形誘導電動機の特殊例である。
【００２９】
ボビン１６には、図１および図２に示す如く、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂが組み合わされたとき、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂ同士の変位を規制する係止片１６ｂが設けられる。
【００３０】
また、ボビン１６に巻回されるコイル２０は、巻き始め端と巻き終わり端が、通電回路などの外部機器と接続可能な形状に形成された端子２０ａを備える。端子２０ａは、係止片１６ｂの内部を通って外部に引き出し自在に構成される。
【００３１】
他方、コネクタ２４は、ピン２４ａと、ピン２４ａに接続されてカバー２２の内部を延びるリード２４ｂと、リード２４ｂに接続されてカバー２２の裏面側に形成されるソケット２４ｃとを備える。ソケット２４ｃは、ボビン１６が第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの内部に収容されるとき、係止片１６ｂの付近となる位置に形成される。
【００３２】
従って、ボビン１６が第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの内部に収容されるとき、端子２０ａはソケット２４ｃ、リード２４ｂおよびピン２４ａに電気的に接続される。このように、端子２０ａは、カバー２２に配置されたコネクタ２４を介して通電回路などの外部機器にそのまま接続できるような形状に構成される。
【００３３】
即ち、図示のような平面視において台形状に形成され、外部機器側の対応する形状のプラグ（図示せず）に挿入することで、他の接続器具を用いることなく、外部機器に接続可能に構成される。
【００３４】
図１に示すトルクモータ１０において、コイル２０は上記した通電経路を通じて図示しない交流電源から通電されて励磁されると、磁束が図４に矢印で模式的に示すように流れてステータ半部１４ａ，１４ｂのそれぞれに回転磁界を形成し、ロータ１２を回転させるが、この実施例に係るトルクモータ１０にあっては、図５および図６に示す如く、磁路がコイル２０を覆う（囲む）ように構成した。
【００３５】
即ち、この実施例に係るトルクモータ１０にあっては、ステータ１４を２分割してなるステータ半部（ステータ片）１４ａ，１４ｂと、分割されたステータ半部１４ａ，１４ｂが組み合わされるとき、その間に収容可能な形状に構成されたボビン１６に巻回されたコイル２０とを備えると共に、ロータ１２が２個のステータ半部１４ａ，１４ｂとボビン１６（コイル２０）とを貫通するように配置される如く構成したので、コイル２０で発生される磁束は、図４に矢印で模式的に示すように流れる。
【００３６】
より具体的には、コイル２０で発生される磁束は図５および図６に矢印で示すように流れ、その磁束の流れによって形成される磁路がコイル２０を覆う（囲む）ように流れる。
【００３７】
図７は、特許文献１記載の従来技術のトルクモータにおける磁束の流れ（磁路）を示す。従来技術に係るトルクモータは、図７（ａ）に示す如く、平面視略Ｄ字状のステータコア１００の湾曲部１０２にロータ１０４を配置すると共に、それと反対側の直線部分の鉄心に巻回されるコイル部１０６で起磁力を発生させていることから、図７（ａ）（ｂ）に矢印ｄ１，ｄ２で示す、起磁力発生源であるコイル部１０６からロータ１０４までの距離（磁路）が長くなり、その矢印ｄ１，ｄ２に相当する分だけ、ステータコア１００が大型となり、重量も増加する不都合があった。
【００３８】
それに対し、この実施例に係るトルクモータ１０にあっては、磁路がコイル２０を覆う（囲む）ように構成したことから、コイル（起磁力発生源）２０からロータ１２の永久磁石１２ａまでの距離（磁路）を、図７（ａ）（ｂ）の矢印ｄ１，ｄ２に示す距離（磁路）に略相当する分だけ、短縮することができ、その分だけステータ１４を小型かつ軽量にでき、よってトルクモータ１０を小型かつ軽量にすることができる。
【００３９】
さらに、第１、第２の２個のステータ半部１４ａ，１４ｂでボビン１６を収容（サンドイッチ）しつつ、ロータ１２を挿通させれば良いので、組み付けが容易であって組み付けコストも低減することができる。
【００４０】
さらに、ボビン１６には第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂ同士の変位を規制する係止片１６ｂが設けられるので、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂ同士が組み合わされたとき、変位する不都合が生じることがない。
【００４１】
また、コイル２０の巻き始め端と巻き終わり端が通電回路などの外部機器と接続可能な形状に形成された端子２０ａを備えると共に、端子２０ａが係止片１６ｂを通って外部に引き出し自在に構成されるので、外部機器との接続が一層容易となる。
【００４２】
図８は、この実施例に係るトルクモータ１０を内燃機関のスロットル装置に応用した場合を示す、その説明断面図である。
【００４３】
以下説明すると、符号３０は内燃機関の吸気管を示し、吸気管３０には吸気通路を開閉するようにスロットルバルブ３２が装着されると共に、図１などに示すトルクモータ１０が（カバー２２に類似する形状の）カバー２２０で覆われて装着される。即ち、スロットルバルブ３２は、車両運転席床面に配置されたアクセルペダル（図示せず）とは機械的に切り離されたＤＢＷ（Drive By Wire）とされる。
【００４４】
スロットルバルブ３２は、ベアリング３４を介して吸気管３０に回転自在に取り付けられたシャフト３２ａを備える。シャフト３２ａはトルクモータ１０のロータ１２に圧入されて前記した回転軸１２ｃを構成し、ロータ１２と一体となって回転し、スロットルバルブ３２を駆動して吸気通路を開閉する。
【００４５】
シャフト３２ａは他端側においてリターンスプリング３６に接続され、スロットルバルブ３２が閉じる方向に付勢される。リターンスプリング３６の配置位置の付近には、ロータリエンコーダからなる角度センサ（スロットル開度センサ）４０がケース４２に配置され、シャフト３２ａの回転量を通じてスロットルバルブ３２の位置、即ち、スロットル開度に応じた信号を出力する。
【００４６】
角度センサ４０の出力は、図示しないマイクロコンピュータからなる電子制御ユニットに送られ、そこでスロットル開度が検出される。電子制御ユニットは、角度センサ４０の出力およびその他の図示しないセンサ出力に基づいてスロットル開度を決定し、駆動回路（図示せず）を介してトルクモータ１０のコイル２０に通電して動作させる。尚、図示は省略するが、駆動回路は（コネクタ２４に類似する形状の）コネクタ２４０を介してコイル２０の端子２０ａと接続される。
【００４７】
このように、この実施例に係るトルクモータ１０は小型かつ軽量であることから、スペースが制約される内燃機関のスロットルバルブ付近のアクチュエータとして好適に使用することができる。
【実施例２】
【００４８】
次いで、この発明の第２実施例に係るトルクモータについて説明する。
【００４９】
第２実施例に係るトルクモータの説明に入る前に、図９を参照して第１実施例に係るトルクモータ１０の磁束の流れ（磁路）について説明する。
【００５０】
図９は、図８に示すトルクモータ１０の磁束の流れ（磁路）を示す模式断面図である。
【００５１】
第１実施例に係るトルクモータ１０にあっては、第２のステータ半部１４ｂの本体部１４ｂ１を基準にした場合、コイル２０で発生される磁束が、第２のステータ半部１４ｂの本体部１４ｂ１、突出部１４ｂ２を介して流れ、ロータ１２（正確には、ロータ１２の永久磁石１２ａ）に対して、図９における左下から右上に向けて斜め方向に流れ、その後第１のステータ半部１４ａの突出部１４ａ２、本体部１４ａ１へと流れていることが分かる。
【００５２】
上記の如く、磁束がロータ１２に対して斜め方向（作用角度がロータ１２に対して直角（図９における水平方向）ではない方向）に流れると、ロータ１２に対して直角に流れた場合に比して磁束効率が悪くなってしまい、結果としてトルクモータの出力トルクが低下する原因となっていた。
【００５３】
これは、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの突出部１４ａ２，１４ｂ２が、図９などに示す如く、直管形状を呈しているためと考えられる。即ち、コイル２０で発生される磁束は、第２のステータ半部１４ｂの本体部１４ｂ１を流れた後、突出部１４ｂ２に流れるが、その際突出部１４ｂ２の本体部１４ｂ１近傍においては磁束が多く流れる。しかしながら、突出部１４ｂ２の端部にいくにつれて（第１のステータ半部１４ａの本体部１４ａ１に近づくにつれて）磁路抵抗が増加するため、磁束が流れ難くなる。このため、突出部１４ｂ２を流れる磁束は、ロータ１２の方向だけでなく、突出部１４ｂ２の端部方向（図９において上方）へも流れるようになる。以上から、磁束がロータ１２に対して斜め方向に流れてしまうものと考えられる。
【００５４】
そこで、突出部１４ａ２，１４ｂ２の幅（図９に「ｄ」で示す）を増加させ、突出部１４ｂ２からロータ１２を介して突出部１４ａ２へ流れる磁束を増加させることが考えられる。しかしながら、突出部１４ａ２，１４ｂ２の幅ｄを増加させただけでは、コイル２０が無通電の状態にあるときに発生する永久磁石１２ａの自己磁束によるコギングが生じてしまい、磁束効率を向上させるまでには至らなかった。
【００５５】
さらに、第１実施例に係るトルクモータ１０にあっては、本体部１４ａ１，１４ｂ１における突出部１４ａ２，１４ｂ２と反対側の面１４ａ５，１４ｂ５（以下「反対面１４ａ５，１４ｂ５」という）において磁束の流れが集中する部分ができてしまい、前述の如く、コギングが発生しやすくなるおそれがあり、磁束が第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおいてスムーズに流れず、磁束効率が必ずしも良好ではなかった。
【００５６】
そこで、発明者らは実験によって、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの形状を変形させることなどによって磁束効率が向上する、即ち、トルクモータの出力トルクが向上することを知見した。
【００５７】
以下、そのトルクモータについて図１０以降を参照し、第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明する。
【００５８】
図１０は第２実施例に係るトルクモータの分解縮小斜視図である。
【００５９】
第２実施例に係るトルクモータ１０１のカバー２２は、鉄、圧粉磁心材料、Ｓｉ鋼板などの磁性体材料から製作される。換言すれば、ロータ１２、ステータ１４、およびコイル２０を収容するカバー２２は磁性体材料から製作される部分を少なくとも含むように構成される。
【００６０】
ボビン１６は第１実施例同様、樹脂などの絶縁材から製作されるが、その形状は後述する第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの形状に合わせて平面視楕円形となるように形成される。
【００６１】
尚、ボビン１６は楕円形形状に形成されるが、ボビン１６に巻回されたコイル２０がロータ１２と同心となる点は第１実施例と同様である。
【００６２】
次いで第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの形状について説明する。尚、第１のステータ半部１４ａは第２のステータ半部１４ｂと同一の形状を呈するように形成されるため、以下、第２のステータ半部１４ｂを例にとって説明する。
【００６３】
図１１は第２のステータ半部１４ｂの平面図であり、図１２から図１４はそれぞれ、図１１における第２のステータ半部１４ｂのＡ方向側面図、Ｂ方向側面図、およびＣ方向側面図であり、図１５は第２のステータ半部１４ｂの底面図である。
【００６４】
第２のステータ半部１４ｂの本体部１４ｂ１は、平面視円弧状（略Ｃ字状）を呈するように形成される。換言すれば、本体部１４ｂ１は、リング状に形成される第１実施例の本体部に加えて、切り欠き部１４ｂ６を備えるように構成される。切り欠き部１４ｂ６は、図１１および図１５によく示す如く、略Ｄ字状を呈するように形成される。
【００６５】
これにより、第１実施例のリング状の本体部では磁束の流れる距離が延びてしまうのに対し、第２実施例の本体部１４ｂ１にあっては、切り欠き部１４ｂ６を備えるように構成したので、磁束の流れる距離をより一層短くすることが可能となる。
【００６６】
また本体部１４ｂ１の外周には、壁部１４ｂ７が複数個（具体的には２個）形成される。壁部１４ｂ７は、第２のステータ半部１４ｂと第１のステータ半部１４ａとが組み合わされるとき、第１のステータ半部１４ａの壁部１４ａ７と重合するような位置に形成される。
【００６７】
次いで、本体部１４ｂ１から突出させられる突出部１４ｂ２について説明する。
【００６８】
突出部１４ｂ２の内周部１４ｂ３は、第１実施例同様、ロータ１２に対応して略半円形に形成されると共に、図１３の上下方向にあってはロータ１２の軸線と平行となるように形成される。
【００６９】
一方、外周部１４ｂ４はロータ１２の軸線と平行な方向に延びる直線部位１４ｂ８と、直線部位１４ｂ８から連続して形成されると共に、直線部位１４ｂ８から折曲して第１のステータ半部１４ａの本体部１４ａ１に向けて体積が縮小するように形成される、換言すれば、断面視略台形状を呈するように形成される傾斜部位１４ｂ９とを備える。
【００７０】
具体的には、傾斜部位１４ｂ９は、図１３における上方にいくにつれて、内周部１４ｂ３と傾斜部位１４ｂ９との離間距離が縮小するように形成される。より具体的には、突出部１４ｂ２の本体部１４ｂ１付近の幅、別言すれば、内周部１４ｂ３と直線部位１４ｂ８との離間距離（図１１および図１３に「ｄ１」で示す）は、上方にいくにつれて縮小するように形成される。従って、突出部１４ｂ２の上端部付近の幅、別言すれば、内周部１４ｂ３と傾斜部位１４ｂ９の上端部との離間距離をｄ２（図１３に示す）とすると、ｄ１＞ｄ２となるように形成される。尚、突出部１４ｂ２の本体部１４ｂ１付近の幅ｄ１は、第１実施例に係る突出部の幅ｄに比して大きくなるように形成される。
【００７１】
また、傾斜部位１４ｂ９の傾斜角（図１３に「θ１」で示す）は鋭角に形成される、具体的には、ロータ１２の軸線に対して２０°＜θ１＜７０°となるように形成される。
【００７２】
上記の如く構成された突出部１４ｂ２が、第１のステータ半部１４ａの突出部１４ａ２と組み合わされるとき、その外形は前記したボビン１６の中央の楕円形の孔１６ａに対応した形状に形成される。
【００７３】
第２のステータ半部１４ｂの本体部１４ｂ１における突出部１４ｂ２の反対側の反対面１４ｂ５には、段差部１４ｂ１０が形成される。
【００７４】
段差部１４ｂ１０は、図１５によく示す如く、平面視略円弧状（略Ｃ字状）を呈すると共に、その外径は本体部１４ｂ１のそれに比して僅かに小さく設定される一方、内径は本体部１４ｂ１のそれ、即ち、内周部１４ａ３，１４ｂ３に比して僅かに大きく設定される。
【００７５】
これにより、第２のステータ半部１４ｂの反対面１４ｂ５には、段差部１４ｂ１０と、外側クリアランス１４ｂ１１と、内側クリアランス１４ｂ１２とが形成される。
【００７６】
図１６は、図１０に示すトルクモータの磁束の流れを模式的に示すステータの斜視図であり、図１７は、図１０に示すトルクモータの磁束の流れを示す、図９と同様な模式断面図である。
【００７７】
第２実施例においては、上記の如く構成したことで、図１６および図１７に示す如く、磁束をロータ１２（具体的にはロータ１２の永久磁石１２ａ）に対して略直角（図１７における水平方向）に作用させることが可能となる。
【００７８】
即ち、第２実施例に係るトルクモータ１０１にあっては、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂがそれぞれ、平面視円弧状の本体部１４ａ１，１４ｂ１と、相互に組み合わされるとき、本体部１４ａ１，１４ｂ１から対向する他方の本体部、即ち、第２、第１のステータ半部１４ｂ，１４ａの本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けてロータ１２の軸線と平行な方向に突出する突出部１４ａ２，１４ｂ２とからなると共に、突出部１４ａ２，１４ｂ２は他方の本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けて体積が縮小するように形成される如く構成したので、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおける磁路抵抗を減少させることができると共に、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂを介してロータ１２へ流れる磁束が、図１６および図１７に示す如く、ロータ１２の永久磁石１２ａに対して略直角に作用するため、磁束効率を向上させることができ、よって小型かつ軽量なトルクモータ１０１でありながら、その出力トルクを増加させることができる。
【００７９】
また、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの本体部１４ａ１，１４ｂ１は、突出部１４ａ２，１４ｂ２の反対側、即ち、反対面１４ａ５，１４ｂ５に、段差部１４ａ１０，１４ｂ１０を備える如く構成したので、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの本体部１４ａ１，１４ｂ１における磁束が集中して流れる部分を無くすことができ、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの磁路抵抗を一層減少させることができる。これにより、磁束が第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおいてスムーズに流れて磁束効率を向上させることができ、トルクモータ１０１の出力トルクを一層増加させることができる。
【００８０】
具体的には段差部１４ａ１０，１４ｂ１０を備えない構成（第１実施例）の場合、本体部の反対面において磁束の流れが集中する部分ができてしまい、コイルが無通電状態時のロータ（永久磁石）の自己磁束によるコギングが発生しやすくなるおそれがある。磁路抵抗は底面の中心に近づくにつれて増加するので、第２実施例にあっては、段差部１４ａ１０，１４ｂ１０を備えることで本体部１４ａ１，１４ｂ１の反対面１４ａ５，１４ｂ５付近の体積を増加させる、即ち、磁路抵抗を減少させ、磁束の流れが集中する部分を無くすと共に、磁束の流れを均一に保つ効果によりコギングを抑制することができる。これにより、磁束が第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおいてスムーズに流れて磁束効率を向上させることができ、トルクモータ１０１の出力トルクを一層増加させることができる。
【００８１】
また、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの突出部１４ａ２，１４ｂ２の外周部１４ａ４，１４ｂ４は、ロータ１２の軸線と平行な方向に延びる直線部位１４ａ８，１４ｂ８と、直線部位１４ａ８，１４ｂ８から折曲して他方の本体部、即ち、第２、第１のステータ半部１４ｂ，１４ａの本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けて体積が縮小するように形成される傾斜部位１４ａ９，１４ｂ９とを備えるように構成したので、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおける磁路抵抗をより減少させることができると共に、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂを介してロータ１２へ流れる磁束が、図１６および図１７に示すように、ロータ１２の永久磁石１２ａに対してより一層略直角に作用させやすくしているため、磁束効率をより向上させることができ、よって小型かつ軽量なトルクモータ１０１でありながら、その出力トルクを一層増加させることができる。
【００８２】
また、さらに、ロータ１２と第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂとコイル２０とを収容するカバー２２を備えると共に、カバー２２は、鉄、圧粉磁心材料、Ｓｉ鋼板などの磁性体材料から製作される部分を少なくとも含む如く構成したので、磁束がカバー２２を通過することができ、よって第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂなどを流れる磁束を妨げることなく、繋げることができ、よって磁束効率を向上し、トルクモータ１０１の出力トルクをより一層増加させることができる。尚、残余の効果は第１実施例と同様である。
【実施例３】
【００８３】
次いで、この発明の第３実施例に係るトルクモータについて説明する。
【００８４】
以下、第３実施例に係るトルクモータ１０２、特にトルクモータ１０２の第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの形状について図１８から図２１を参照し、第１および第２実施例と相違する点に焦点をおいて説明する。
【００８５】
図１８は、第３実施例に係るトルクモータの分解縮小斜視図であり、図１９は、図１８の第２のステータ半部を示す、図１３と同様な側面図である。また図２０は、トルクモータの磁束の流れを模式的に示すステータの斜視図であり、図２１は、トルクモータの磁束の流れを示す、図９と同様な模式断面図である。
【００８６】
第３実施例に係るトルクモータ１０２にあっては、第２実施例におけるトルクモータ１０１の突出部１４ｂ２に形成される直線部位１４ｂ８を除去するようにした。
【００８７】
具体的に説明すると、第２のステータ半部１４ｂの突出部１４ｂ２の内周部１４ｂ３は、第１および第２実施例同様、ロータ１２に対応して略半円形に形成されると共に、図１９の上下方向にあってはロータ１２の軸線と平行となるように形成される。
【００８８】
一方、外周部１４ｂ４は本体部１４ｂ１から連続して形成されると共に、他方の本体部、即ち、第１のステータ半部１４ａの本体部１４ｂ１に向けて体積が縮小する形状、換言すれば、断面視略台形状を呈する傾斜部位１４ｂ９のみから形成される。
【００８９】
具体的には、傾斜部位１４ｂ９は、図１９における上方にいくにつれて、内周部１４ｂ３と傾斜部位１４ｂ９との離間距離が縮小するように形成される。より具体的には、突出部１４ｂ２の本体部１４ｂ１付近の幅ｄ１は、上方にいくにつれて縮小するように形成される。従って、突出部１４ｂ２の上端部付近の幅、別言すれば、内周部１４ｂ３と傾斜部位１４ｂ９の上端部との離間距離をｄ２（図１９に示す）とすると、ｄ１＞ｄ２となるように形成される。尚、突出部１４ｂ２の本体部１４ｂ１付近の幅ｄ１は、第１実施例に係る突出部の幅ｄに比して大きくなるように形成されると共に、第２実施例に係る突出部１４ｂ２の幅ｄ１と同一となるように形成される。
【００９０】
傾斜部位１４ｂ９の傾斜角（図１９に「θ２」で示す）は、第２実施例同様、鋭角に形成される、より詳しくは、第２実施例の傾斜部位の傾斜角θ１に比して小さくなるように形成される。尚、上述した如く、第１のステータ半部１４ａは第２のステータ半部１４ｂと同一の形状を呈するように形成される。
【００９１】
コイル２０は、図２１によく示す如く、断面視略Ｄ字状を呈するように形成される、より詳しくは、第２実施例のコイルに比して断面積が大きくなるように形成される。
【００９２】
このように、第３実施例に係るトルクモータ１０２にあっては、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂが、平面視円弧状の本体部１４ａ１，１４ｂ１と、組み合わされるとき、本体部１４ａ１，１４ｂ１から他方のステータ半部、即ち、第２、第１のステータ半部１４ｂ，１４ａの本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けてロータ１２の軸線と平行な方向に突出させられる突出部１４ａ２，１４ｂ２とを備えると共に、突出部１４ａ２，１４ｂ２は他方のステータ半部の本体部１４ｂ１，１４ａ１に向けて体積が縮小する形状、即ち、傾斜部位１４ａ９，１４ｂ９を備える如く構成したので、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおける磁路抵抗を減少させることができると共に、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂを介してロータ１２へ流れる磁束が、図２０および図２１に示す如く、ロータ１２の永久磁石１２ａに対して略直角に作用するため、磁束効率を向上させることができ、よって小型かつ軽量なトルクモータ１０２でありながら、その出力トルクを増加させることができる。
【００９３】
また、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂが組み合わされるとき、その間に形成され、コイル２０が収容されるべき空間（スペース）を第２実施例に比して増加させる、換言すれば、コイル２０の断面積を大きくすることができるので、コイルの巻き数を増加させることができ、よってコイルから発生する起磁力を増加させることができる。尚、残余の効果は第１および第２実施例と同様である。
【００９４】
図２２は、上記した第１から第３実施例の各トルクモータ１０，１０１，１０２における出力トルク（トルク特性）を比較したグラフである。
【００９５】
図２２に示す如く、第２実施例に係るトルクモータ１０１の出力トルクが最も高く、次いで第３実施例に係るトルクモータ１０２の出力トルクが高く、第１実施例に係るトルクモータ１０の出力トルクは最も低いことが分かる。
【００９６】
即ち、第２あるいは第３実施例に係るトルクモータ１０１，１０２にあっては、上記したような構成にしたので、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂにおける磁路抵抗を減少させることができると共に、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂを介してロータ１２へ流れる磁束が、図１７あるいは図２１に示すように、ロータ１２の永久磁石１２ａに対して略直角に作用するため、磁束効率を第１実施に係るトルクモータ１０に比して向上させることができ、よって小型かつ軽量なトルクモータでありながら、その出力トルクを増加させることが可能となった。
【実施例４】
【００９７】
次いで、この発明の第４実施例に係るトルクモータについて説明する。
【００９８】
以下、第４実施例に係るトルクモータ１０３、特にトルクモータ１０３のカバー２２について図２３を参照し、第１および第２実施例と相違する点に焦点をおいて説明する。
【００９９】
図２３は、第４実施例に係るトルクモータの分解縮小斜視図である。
【０１００】
第４実施例に係るトルクモータ１０３にあっては、第２実施例に係るトルクモータ１０１のカバーの構成を変更するようにした。具体的には、カバー２２が樹脂材から製作される樹脂部２２ａと、鉄、圧粉磁心材料、Ｓｉ鋼板などの磁性体材料から製作される磁性体部２２ｂからなるように形成される。
【０１０１】
樹脂部２２ａは、カバー２２の図２３における上部であって、ロータ１２、ステータ１４、およびコイル２０を収容したとき、それらの上方に位置するように配置されると共に、適宜位置には前記したコネクタ２４が設けられる。また、磁性体部２２ｂはステータ１４などを収容したとき、それらの側面を覆う位置に配置される。
【０１０２】
このように、第４実施例に係るトルクモータ１０３のカバー１１は、磁性体材料から製作される部分を少なくとも含むように構成される。
【０１０３】
第４実施例に係るトルクモータ１０３にあっては、上記の如く、カバー２２の一部が樹脂材から製作される樹脂部２２ａとなるようにしたので、カバー２２を軽量化することができ、結果としてトルクモータ１０３全体を軽量化することができる。尚、残余の効果は第１および第２実施例と同様である。
【実施例５】
【０１０４】
次いで、この発明の第５実施例に係るトルクモータについて説明する。
【０１０５】
以下、第５実施例に係るトルクモータ１０４、特にトルクモータ１０４のカバー２２について図２４を参照し、第１および第２実施例と相違する点に焦点をおいて説明する。
【０１０６】
図２４は、第５実施例に係るトルクモータの分解縮小斜視図である。
【０１０７】
第５実施例に係るトルクモータ１０４にあっては、第２実施例に係るトルクモータ１０１のカバーの構成を変更するようにした。具体的には、カバー２２が樹脂材から製作される樹脂部２２ａと、鉄、圧粉磁心材料、Ｓｉ鋼板などの磁性体材料から製作される磁性体部２２ｂからなるように形成されると共に、磁性体部２２ｂは、樹脂部２２ａであってステータ１４などを収容したとき、それらの側面を覆う位置にインサート成形されるようにした。換言すれば、ロータ１２とステータ１４とコイル２０とを収容するカバー２２は磁性体材料から製作される部分を少なくとも含むように構成される。
【０１０８】
このように、第５実施例に係るトルクモータ１０４にあっては、上記の如く、カバー２２の樹脂部２２ａに磁性体部２２ｂがインサート成形するように構成したので、カバー２２を軽量化することができ、結果としてトルクモータ１０４全体を軽量化することができる。尚、残余の効果は第１および第２実施例と同様である。
【０１０９】
以上の如く、第２から第５実施例にあっては、外周に永久磁石（１２ａ）が形成されるロータ（１２）と、前記ロータの回りに配置されると共に、複数個のステータ片（第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂ）からなるステータ（１４）と、励磁されるとき、前記ステータに回転磁界を生じるコイル（２０）とから少なくともなるトルクモータ（１０１，１０２，１０３，１０４）であって、前記複数個のステータ片がそれぞれ、平面視円弧状の本体部（１４ａ１，１４ｂ１）と、相互に組み合わされるとき、前記本体部から対向する他方の本体部（１４ｂ１，１４ａ１）に向けて前記ロータの軸線と平行な方向に突出する突出部（１４ａ２，１４ｂ２）とからなると共に、前記突出部は前記他方の本体部に向けて体積が縮小するように形成される如く構成した。
【０１１０】
また、前記本体部（１４ａ１，１４ｂ１）は、前記突出部（１４ａ２，１４ｂ２）の反対側に、段差部（１４ａ１０，１４ｂ１０）を備える如く構成した。
【０１１１】
また、第２、第４および第５実施例にあっては、前記突出部（１４ａ２，１４ｂ２）は、前記ロータ（１２）の軸線と平行な方向に延びる直線部位（１４ａ８，１４ｂ８）と、前記直線部位から折曲して前記他方の本体部（１４ｂ１，１４ａ１）に向けて体積が縮小するように形成される傾斜部位（１４ａ９，１４ｂ９）とを備える如く構成した。
【０１１２】
また、第２から第５実施例にあっては、さらに、前記ロータ（１２）と前記ステータ（１４）と前記コイル（２０）とを収容するカバー（カバー２２）を備えると共に、前記カバーは磁性体材料から製作される部分を少なくとも含む如く構成した。
【０１１３】
尚、上記において、各トルクモータを２極２ステータとして構成したが、ロータ１２の軸方向に同一構造のステータ１４を、位相を９０度ずらせて積層することで２極４ステータとすることも可能である。さらに、その上に同一構造のステータを、位相を１２０度ずらせて積層することで、２極６ステータとすることも可能である（その場合、三相モータとなる）。
【０１１４】
このように、各トルクモータにあっては、位相をずらせつつ多数のステータ１４を積層することができるが、現実には２極１２ステータ程度までとなろう。
【０１１５】
また、上記において、ステータ１４を２個のステータ片（ステータ半部）に分割したが、組み合わせられるとき、その間にコイルを収容可能であれば、３個以上のステータ片に分割することも可能である。
【０１１６】
また、上記において、各トルクモータは図示の構成に限られるものではない。例えば、ロータコア１２ｂを積層鋼板から構成したが、それに限られるものでなく、磁性体であれば、どのような素材から構成しても良い。
【０１１７】
また、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの切り欠き部を略Ｄ字状を呈するように構成したが、それに限られるものでなく、適宜設定しても良いことはいうまでもない。
【０１１８】
また、第４および第５実施例に係るカバーは第２実施例のトルクモータに適用されるように構成したが、第３実施例のトルクモータに適用される構成でも良い。
【０１１９】
また、コイル２０がボビン１６に巻回されるように構成したが、ボビン１６を除去し、第１、第２のステータ半部１４ａ，１４ｂの間に、コイル２０が巻回された状態でそのまま収容されるように構成しても良い。
【０１２０】
具体的には、コイルの導線として自己融着線、即ち、各種合成エナメル線の表面に自己接着層を設けた、いわゆるセメンティングエナメル線を用い、適宜なダイの周囲に導線（自己融着線）を巻回した後、ダイから抜き取り、次いで加熱して隣接する導線の自己接着層が溶融して接着し合うように構成しても良い。尚、コイルの素材として必ずしも自己融着線を用いる必要はなく、通常の導線を用い、樹脂などで同様の形状に成型しても良い。
【０１２１】
また、トルクモータをエンジンのスロットル装置に応用した場合を示したが、この発明に係るトルクモータの応用先はそれに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】この発明の第１実施例に係るトルクモータを示す斜視図である。
【図２】図１に示すトルクモータの分解縮小斜視図である。
【図３】図１に示すトルクモータの断面図である。
【図４】図１に示すトルクモータの磁束の流れを模式的に示すステータの斜視図である。
【図５】図１に示すトルクモータの磁束の流れを模式的に示すステータ半部の部分断面図である。
【図６】同様に、図１に示すトルクモータの磁束の流れを模式的に示すステータ半部の部分断面図である。
【図７】従来技術に係るトルクモータの磁束の流れを模式的に示す説明図である。
【図８】図１に示すトルクモータを内燃機関のスロットル装置に応用した場合を示す、その説明断面図である。
【図９】図８に示すトルクモータの磁束の流れ（磁路）を示す模式断面図である。
【図１０】この発明の第２実施例に係るトルクモータを示す、図２と同様な、分解縮小斜視図である。
【図１１】図１０に示す第２のステータ半部の平面図である。
【図１２】図１１に示す第２のステータ半部のＡ方向側面図である。
【図１３】図１１に示す第２のステータ半部のＢ方向側面図である。
【図１４】図１１に示す第２のステータ半部のＣ方向側面図である。
【図１５】図１１に示す第２のステータ半部の底面図である。
【図１６】図１０に示すトルクモータの磁束の流れを模式的に示すステータの斜視図である。
【図１７】図１０に示すトルクモータの磁束の流れを示す、図９と同様な、模式断面図である。
【図１８】この発明の第３実施例に係るトルクモータを示す、図２と同様な、分解縮小斜視図である。
【図１９】図１８に示す第２のステータ半部の、図１３と同様な側面図である。
【図２０】図１８に示すトルクモータの磁束の流れを模式的に示す、図１６と同様な、ステータの斜視図である。
【図２１】図１８に示すトルクモータの磁束の流れを示す、図９と同様な、模式断面図である。
【図２２】第１から第３実施例の各トルクモータにおけるトルク特性を比較したグラフである。
【図２３】第４実施例に係るトルクモータの分解縮小斜視図である。
【図２４】第５実施例に係るトルクモータの分解縮小斜視図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０１    （第２実施例の）トルクモータ
１０２    （第３実施例の）トルクモータ
１０３    （第４実施例の）トルクモータ
１０４    （第５実施例の）トルクモータ
１２      ロータ
１２ａ    永久磁石
１４      ステータ
１４ａ    第１のステータ半部（ステータ片）
１４ｂ    第２のステータ半部（ステータ片）
１４ａ１  （第１のステータ半部の）本体部
１４ｂ１  （第２のステータ半部の）本体部
１４ａ２  （第１のステータ半部の）突出部
１４ｂ２  （第２のステータ半部の）突出部
１４ａ８  （第１のステータ半部の）直線部位
１４ｂ８  （第２のステータ半部の）直線部位
１４ａ９  （第１のステータ半部の）傾斜部位
１４ｂ９  （第２のステータ半部の）傾斜部位
１４ａ１０（第１のステータ半部の）段差部
１４ｂ１０（第２のステータ半部の）段差部
２０      コイル
２２      カバー
【図１】
2006101640.tif 000003
【図２】
2006101640.tif 000004
【図３】
2006101640.tif 000005
【図４】
2006101640.tif 000006
【図５】
2006101640.tif 000007
【図６】
2006101640.tif 000008
【図７】
2006101640.tif 000009
【図８】
2006101640.tif 000010
【図９】
2006101640.tif 000011
【図１０】
2006101640.tif 000012
【図１１】
2006101640.tif 000013
【図１２】
2006101640.tif 000014
【図１３】
2006101640.tif 000015
【図１４】
2006101640.tif 000016
【図１５】
2006101640.tif 000017
【図１６】
2006101640.tif 000018
【図１７】
2006101640.tif 000019
【図１８】
2006101640.tif 000020
【図１９】
2006101640.tif 000021
【図２０】
2006101640.tif 000022
【図２１】
2006101640.tif 000023
【図２２】
2006101640.tif 000024
【図２３】
2006101640.tif 000025
【図２４】
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